无患子为落叶大乔木，高可达20余米，树皮灰褐色或黑褐色；嫩枝绿色，无毛。单回羽状复叶，叶连柄长25-45厘米或更长，叶轴稍扁，上面两侧有直槽，无毛或被微柔毛；小叶5-8对，通常近对生，叶片薄纸质，长椭圆状披针形或稍呈镰形，长7-15厘米或更长，宽2-5厘米，顶端短尖或短渐尖，基部楔形，稍不对称，腹面有光泽，两面无毛或背面被微柔毛；侧脉纤细而密，约15-17对，近平行；小叶柄长约5毫米。

   无患子花序顶生，圆锥形；花小，辐射对称，花梗常很短；萼片卵形或长圆状卵形，大的长约2毫米，外面基部被疏柔毛；花瓣5，披针形，有长爪，长约2.5毫米，外面基部被长柔毛或近无毛，鳞片2个，小耳状；花盘碟状，无毛；雄蕊8，伸出，花丝长约3.5毫米，中部以下密被长柔毛；子房无毛。

果的发育分果爿近球形，直径2-2.5厘米，橙黄色，干时变黑。花期春季，果期夏秋。